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DE9320208U1 - Mehrschichtiges Filtermaterial - Google Patents

Mehrschichtiges Filtermaterial

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DE9320208U1
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KALTHOFF LUFTFILTER und FILTER
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Description

Die Erfindung betrifft ein mehrschichtiges Filtermaterial aus synthetischem Faservliesstoff mit einer Grobfilterschicht und einer Feinfilterschicht.
Ein derartiges Filtermaterial ist nach dem DE-Gbm 92 18 021 bekannt. Bei diesem Filtermaterial soll der Feinfiltervliesstoff durch ein geringes Flächengewicht optimale Anwendungseigenschaften wie niedrige Druckdifferenz und einen hohen Abscheide- und Wirkungsgrad gegenüber Partikeln aufweisen. Bei diesem Filtermaterial mit geringem Flächengewicht des Feinfiltervliesstoffes besteht jedoch der Nachteil, daß die Partikelabscheidung in beträchtlichem Maße durch die Wirkung elektrostatischer Ladungen geprägt ist, die durch das Herstellungsverfahren in den Feinfiltervliesstoff appliziert werden. Bei derartigen Feinfiltervliesstoffen besteht die Gefahr, daß unter bestimmten Betriebsbedingungen spontane Entladungen auftreten können. Bei z. B. der
j9 3 64 44 DOC Dresdn8r Bank (BLZ 200 800 °°) Konto-Nr. 1*0*20080*00 **Posfglroam? HamSurg (BLZ200 100 20) Konto-Nr. 2167 23-207
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Durchströmung mit feuchter Luft können die Ladungen vom Feinfiltervliesstoff abfließen. Wenn ferner die Fasern beim Betrieb des Filters mit abgeschiedenen Partikeln umgeben werden, wirken diese ladungsabschirmend, so daß die Wirksamkeit der elektrostatischen Aufladung und damit auch die Filterwirkung des Feinfiltervliesstoffes nachläßt. Durch diese vergleichsweise schlechte Filtersicherheit (fail-safe-Verhalten) ist der Einsatz solcher Filtermaterialien als Raumluftfilter der Güteklassen EU 5 bis EU 9 nur mit großen Einschränkungen, als Schwebstoff- und HEPA- (High-Efficiency- -Particulate-Air-) Filter gar nicht möglich.
Ein weiterer Nachteil der elektrostatisch aufgeladenen Fasern besteht darin, daß die einzelnen Fasern aneinander sowie an anderen, mit den Fasern in Kontakt gebrachten Materialien haften können. Damit wird die Handhabung derartiger Materialien erschwert und die technische Anwendung eingeschränkt. Desweiteren besteht ein Nachteil des geringen Flächengewichtes des Feinfiltervliesstoffes darin, daß die der Staubeinlagerung zur Verfügung stehende freie Faseroberfläche gering ist. Infolgedessen tritt schon bei geringen abgeschiedenen Feinstaubmengen eine deutliche Druckverlusterhöhung auf, weshalb die Staubspeicherfähigkeit und damit die Filterstandzeit und Wirtschaftlichkeit herabgesetzt sind.
Bei dem bekannten mehrschichtigen Filtermaterial ist auch von Nachteil, daß aufgrund der Fasermischung des Grobfiltervlies-
Stoffes eine vollständige Vorabscheidung der Grobpartikel sowie eine deutliche Herabsetzung der Gesamtpartikelanzahl nicht möglich sind, so daß die anzustrebende über die gesamte Filterschichttiefe gleichmäßige Staubeinlagerung nicht erzielt werden kann und daher Filterstandzeit und Wirtschaftlichkeit reduziert sind.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein mehrschichtiges Filtermaterial zu schaffen, welches auch ohne das Vorhandensein von elektrostatischen Aufladungen über hohe Abscheide- und Wirkungsgrade bei geringen Druckdifferenzen verfügt, die bei sämtlichen Betriebsbedingungen und Bestaubungszuständen erhalten bleiben. Weiterhin soll das Material über eine große innere Faseroberfläche verfügen, so daß hohe Staubspeicherfähigkeiten und damit große Standzeiten erreicht werden.
Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung der Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann der Feinfiltervliesstoff mit einem Spinnvlies verbunden sein, um die mechanische Belastbarkeit des gesamten Vliesstoffmaterials zu erhöhen. Es ist auch möglich, den Feinfiltervliesstoff in Schwebstoffiltern oder HEPA-Filtern zu verwenden oder aber auch in engplissierten Filterzellen anzuordnen.
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Nach der Erfindung werden unter Verwendung eines Feinvliesstoffes mit hohem Flächengewicht hohe Abscheidegrade erzielt, ohne daß eine elektrostatische Aufladung der Fasern erforderlich ist.
Infolgedessen bleiben die Abscheideeigenschaften auch dann erhalten, wenn entladende Betriebsbedingungen oder Betriebszustände auftreten, bei denen sich elektrostatisch aufgeladene Filter bereits entladen und dadurch ihre Abscheideeigenschaften verschlechtern. Die Fasern des Feinfiltervliesstoffes haben einen Durchmesser von weniger als 10 &mgr;&idiagr;&eegr;. Die Porosität ist größer als 93%, und das Flächengewicht beträgt mehr als 20 g/m2.
Desweiteren wird mit dem erfindungsgemäßen Filter eine über die Filterschichttiefe gleichmäßige Staubeinlagerung und somit eine hohe Staubspeicherfähigkeit und Standzeit erzielt. Dies ist zum einen bedingt durch die große insgesamt zur Partikelabscheidung zur Verfügung stehende Faseroberfläche.
Das ist zum anderen bedingt durch die sich in den einzelnen Filterschichten, d. h. im Grobfilter- und Feinfiltervliesstoff ergebende Abstimmung des mittleren Faserdurchmessers, der Porosität, der mittleren Porengröße und des Flächengewichts. Als Grobfilter wird ein Vliesstoff aus synthetischen Fasern eingesetzt, dem ein gewisser Anteil aus Mikrofasern mit einem Fasertiter kleiner/gleich 1 dtex beigemischt ist.
Hierbei steht "dtex" für eine längenbezogene Fasermasse. Aus diesem Fasergemisch ergibt sich ein mittlerer Faserdurchmesser von 11,7 &mgr; m, der niedriger ist als der mittlere Faserdurchmesser bekannter Grobvliesstoffe der ca. 13, 5 &mgr;&khgr;&eegr; beträgt. Es ist auch möglich, durch geeignete Kombination von synthetischen Fasern und Mikrofasern für den Grobfiltervliesstoff einen mittleren Faserdurchmesser zu erzielen, der kleiner als 11,7 &mgr; m ist, was für bestimmte Anwendungsfälle erwünscht ist. Der geringe mittlere Faserdurchmesser des Grobfiltervliesstoffes bewirkt signifikant Unterschiede des gesamten Kompositvliesstoffes. Die aus feinen Fasern zusammengesetzte Fasermischung des Grobfiltervliesstoffes bewirkt, daß der den Grobfiltervliesstoff verlassende und den Feinfiltervliesstoff erreichende Partikelstrom hinsichtlich Partikelgröße und -anzahl reduziert wird.
Die Kombination dieser Filterparameter ergibt ein hohes zur Staubeinlagerung zur Verfügung stehendes Filtervolumen, das über eine große Standzeit einen hohen Partikelabscheidegrad, geringe Druckverluste und eine hohe Staubspeicherfähigkeit bewirkt. Hierdurch zeichnet sich dieses Filtermaterial durch ein außerordentlich großes wirtschaftliches Verhalten aus.
Aufgrund des hohen Flächengewichtes des Feinfiltervliesstoffes ist dessen mechanische Belastbarkeit groß, so daß ein Trägervliesstoff bei der Herstellung des
Feinfiltervliesstoffes nicht erforderlich ist. Es ist aber möglich, den Feinfiltervliesstoff mit einem Spinnvlies als Trägervlies herzustellen, um so die mechanische Belastbarkeit des gesamten Filtermaterials zu erhöhen.
Der im erfindungsgemäßen Filtermaterial verwendete Feinfiltervliesstoff kann zu einer weiteren Verbesserung seiner Filtereigenschaften seinerseits in mehrstufiger Form ausgeführt sein. Hier kann z. B. eine Faserschicht mit Faserdurchmessern von ca. 5 &mgr;&idiagr;&eegr; und Porositäten von 98 % vor in Strömungsrichtung gesehen einer Faserschicht mit Faserdurchmessern von 2 &mgr;&tgr;&agr;. und einer Porosität von 95% angeordnet sein. Diese Maßnahme unterstützt wiederum das Bestreben, eine möglichst gleichmäßige Partikeleinlagerung und damit eine hohe Standzeit zu erzielen.
In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung können die beschriebenen Feinfilterschichten auch in engplissierten Filterzellen mit sehr großer Filterfläche verwendet werden. In dieser Anwendung wird der Feinfiltervliesstoff, möglicherweise verbunden mit einem plissierbaren Spinnvliesstoff, in enge Falten gelegt und in Filterkassetten der Güteklassen EU 5 und EU 9 gebracht. Solche Filterkassetten können auch für die Partikelfiltration in Innenraumfrischluftfiltern für PKWs etc. eingesetzt werden. Hierzu sind Flächengewichte des Feinfiltervliesstoffes von mehr als 10 g/m2 bei Porositäten größer als 85% notwendig.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung können die beschriebenen Feinfilterschichten auch in Schwebstoffiltern oder HEPA-Filtern verwendet werden. Von diesen Filtern, die über ein sehr hohes Partikelrückhaltevermögen, etwa für die sehr feinen 0,3 &mgr; m-Partikeln von mehr als 99%, verfügen, wird eine hohe Filtersicherheit (fail-safe) verlangt. Gerade dafür ist das erfindungsgemäße Feinfiltermaterial wegen seines guten fail-safe-Verhaltens sehr geeignet.

Claims (8)

SCHUTZANSPRtTCHE
1. Mehrschichtiges Filtermaterial aus synthetischem Faservliesstoff mit einer Grobfilterschicht und einer Feinfilterschicht, gekennzeichnet durch einen Feinfiltervliesstoff mit einer Porosität größer als 85% und einem Flächengewicht von mehr als 10 g/m2, dessen Faserdurchmesser kleiner als 10 &mgr; m sind und einen Grobfiltervliesstoff, der aus einem Gemisch aus synthetischen Fasern und Mikrofasern mit einem mittleren Faserdurchmesser von kleiner/gleich 11,7 &mgr;&idiagr;&eegr; besteht.
2. Filtermaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Grobfiltervliesstoff aus einem Gemisch von Polyester-Bindefasern und Polyesterfasern sowie Polyestermikrofasern mit einem Fasertiter kleiner/gleich 1 dtex besteht.
3. Filtermaterial nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Grobfiltervliesstoff aus einem Gemisch von Polyester-Bindefasern 2,0 dtex, Polyesterfasern 1,3 dtex und Polyesterfasern 0,8 dtex besteht.
4. Filtermaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Porosität des Feinfiltervliesstoffs größer als 93% ist.
5. Filtermaterial nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Flächengewicht des Feinfiltervliesstoffs größer als 20 g/m2 ist.
6. Filtermaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Feinfiltervliesstoff mit einem Spinnvlies als mechanischem Träger verbunden ist.
7. Filtermaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Feinfiltervliesstoff mehrstufig ausgebildet ist, wobei die Feinfilterstufen unterschiedliche Faserdurchmesser und Porositäten aufweisen.
8. Filtermaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Feinfiltervliesstoff zur Ausbildung einer plissierten Filterzelle, eines Schwebstoffilters oder eines HEPA-Filters verwendet wird.
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